大跨度预应力混凝土桁架桥梁加固技术研究

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发布时间：2021-11-21

资料介绍

大跨度下承式预应力混凝土桁架桥容易出现病害，以某下承式预应力混凝土桁架桥为例，在分析该桥
病害原因的基础上，提出采用高强精轧螺纹钢对预应力竖杆加固的方案。加固后的检测及运营效果表明，该加固
方案能够有效地提高桥梁的承载力，并具有施工效率高、造价低等特点。
关键词：桁架桥；预应力混凝土结构；病害；螺纹钢；桥梁加固
中图分类号：U448．215；U445．72 文献标志码：A 文章编号：1671—7767( 2010) 04—0068—03
1 引言
下承式预应力混凝土桁架桥具有施工难度低、
拼接速度快、场地空间小等优点[ 1]，20世纪90年代
在我国建设的较多。但随着运营时间的推移和混凝
土徐变的积累以及近些年交通量的不断增加[2] ，该
形式桥梁暴露出来的病害也较多，如桥梁的主要承
力构件出现开裂，结构预应力预存不足。考虑到这
些因素和城市建设需求，在21世纪初国内一些城市
开始逐步拆除该类型桥梁，但在有些地区，该桥梁作
为一种工业遗产予以保护并要求继续使用，这就要
求对既有的病害桥梁采取必要的加固措施，使之能
继续发挥自身的交通功能。本文以杭州某下承式预
应力混凝土桁架桥为例，分析了桥梁病害的主要原
因，并提出了采用高强精轧螺纹钢对桥梁竖杆加固
的措施。
2工程概况
杭州市某跨京杭运河桥梁，建于1993年，设计
荷载为汽一10，并按人群荷载3．5 kN／m2验算。桥
面净宽为4．5 m，主孔计算跨径为55 m，两端边孔
为13 m，主桁架采用C50混凝土。该桥上部结构为
下承式预应力简支桁架梁，其下弦杆和竖杆均施加
预应力，预应力采用冷拉Ⅳ 级粗钢筋轧丝锚体系，利
用先建桥后挖河的条件，采取就地组拼，分段施加预
应力。桁架梁纵向共分5段预制构件，采取整体放
样和浇注，分5段拼装。全桥总共有18根预应力混
凝土竖杆( 上、下游各有9根) ，原桥施工时考虑到拼
装方便，竖杆每隔1根为“双杆”( 杆件编号如图1所示) 。竖杆截面为矩形，其中单杆构件截面为200
mm×500 mm，双杆竖杆中的每根单杆截面为150
mm×500 mm。主桥桥面行车道板采用≠5 mm的
冷拔低碳钢丝预应力空心板。支座采用盆式橡胶
支座。
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图1主桥结构布置示意
2006年浙江大学土木测试中心对该桥主要承
重构件的裂缝、碳化、露筋情况进行人工调查，发现
病害主要有：①桁架竖杆横向受拉裂缝较多，且分布
较密集；②桁架的主要承重杆件，如竖杆、下弦杆及
桥梁底板表层混凝土碳化；③部分竖向弦杆和腹杆
局部出现露筋和锈蚀，部分弦杆表层混凝土破损严
重；④桥面有多处裂缝、局部坑槽、碎边等现象，桥头
有局部沉陷，缝料老化、破损，伸缩缝连接部件错位
松动。
以上病害主要原因是由于桥梁的竖杆中预应力
筋及混凝士的徐变导致杆件内部预应力不断损失，
出现宏观受拉横向裂缝。整座桥梁预应力不足，导
致结构内力重分配，斜腹杆承受过大的压应力也出
现少数受压裂缝[ 3]。 3 加固方案
竖杆为桥梁关键受力构件，通过杆件内部预应
力钢筋来承受较大的拉力，而斜腹杆自身为混凝土
材料，可发挥材料自身的高抗压性能。采用三维有
限元软件MI DAS计算竖杆在桥梁最不利荷载作用